微电网技术在主动配电网中的应用

2023-08-14夏文杰

通信电源技术 2023年10期

夏文杰

（南京国电南自电网自动化有限公司，江苏南京 210000）

0 引言

当前，电力事业迅猛发展，涌现出很多新型技术，其中微电网技术作为一项代表性技术，表现出分布式电源特点，加快此项技术在主动配电网（Active Distribution Network，ADN）中的应用，有助于实现可再生资源的开发利用，在提升配电网建设质量的同时，实现电网节能降耗的作用。随着现代社会发展，配电网运行和控制等领域的技术得到了长足进步，有助于创设有利的微电网技术应用环境。因此，为了最大限度上提升ADN的运行质量，应明确微电网的技术优势，结合实际情况合理化运用到实处，全方位保障电网长久运行的稳定性。

1 微电网技术概述

1.1 微电网的特点

在经济的迅猛发展下，电网运行负荷随之增加，为了保证电网运行安全、稳定，国家在研究中投入了大量精力，极大地促进了微电网技术的升级发展。结合现有研究成果来看，微电网主要是为区域提供持续的电能支持。有别于传统电网，配电网独立性更强，也是降低电网运行负荷的主要发展趋势。

就微电网的特点来看，表现在以下几点：（1）微电网基于单点接入到大电网，基于微电网控制发电单元，发挥分布式电源特性来提高能源利用率；（2）并网状态下，微电网可以为某区域提供持续的电能服务，但电能发生质量问题时，微电网能够及时停止；（3）微电网的运作惯性小，分布式电网难以满足电能需求，而微电网技术的有效应用具有存储电能、平衡能量的作用。就微电网和传统电网之间的差异来看，其对比分析如表1 所示。

表1 配电网对比分析

1.2 接入ADN 的结构

从微电网技术原理和配电网结构来看，主要采用单点接入方式，整合分布式电源和传统储能电源于一体，构建智能配电网。微电网与ADN 的安全可靠连接下，能够实现动态、智能化控制电源负荷，在降低系统运行压力的同时，提升电力系统运行稳定性，对于实现电网的节能降耗运行具有重要作用。

1.3 ADN 系统控制方式

为了实现清洁资源安全接入配电网，国家对于清洁能源开发的力度逐步增大，众多微电网群也应运而生。为了提升微电网系统的优化升级、增强ADN运行的安全性，需要对ADN 控制系统进行优化改进。微电网主要基于ADN 系统约束控制，包括分散式控制、集中式控制以及微电网群协同控制几种模式。其中，集中控制模式主要用于电网信息处理、电力调度计划和电力接入等方面，如图1 所示。通过收集的电力数据进行深入分析，编制出合理的电力控制方案，便于保障微电网顺利接入ADN。对于微电网的建设和运行，需要充分发挥ADN 电网控制系统的作用，采用合理的控制模式和控制方案，从而实现微电网的优化升级与运行安全性的提升。但随着电力事业的飞快发展，电力数据规模逐步扩大，不可避免地增加了ADN 电网智能调度控制难度。分散式控制模式可以实现自动化控制ADN，微电网可以转化清洁电力资源，在电网控制前科学预测不可控负荷，根据具体结果来动态调整和完善电网调度方案。基于此种方式，能够精准化控制微电网控制系统，促进分布式电力资源高效回收与利用，最大限度上保障配电网运行安全[1]。ADN 电网系统分布式控制模式有助于微电网安全接入邻近配电网群，协同运行下提升电力调度水平。

图1 ADN 集中控制模式

2 ADN 中微电网技术应用的效益

2.1 提升分布式能源利用率

微电网技术具有分布式电源特点，在ADN 中应用，能够有效解决系统的兼容问题，动态调节配电网功率、双向流动方向，实现分布式能源的柔性消纳。充分发挥微电网技术的优势，智能化调节分布式电源功率，在提升电力资源利用率的同时，减少电网不必要的能耗。

2.2 减少配电网运行损耗

基于微电网技术的有效应用，联合分布式电源，能够为某区域持续供电，并减少供电过程中不必要的电能损耗。配电网的无源网络在分布式电源影响下转化为直流混合有源网络，优化配电网潮流分布。但电源布局不合理，不可避免地影响配电网潮流，增加能耗。鉴于此，微电网技术接入配电网，实现分布式电源的有效利用，降低配电网的运行损耗[2]。

2.3 增强ADN 可靠性

分布式电源并网运行状态一般会对配电网的运行可靠性造成很大的影响。但是，采用微电网和ADN 协同运行的方法能够显著提升供电质量。当系统出现故障问题时，能够自动切断，转变为独立运行状态，利用分布式电源来满足连续供电的需求，并转移电力负荷。此外，为了确保配电网的安全稳定运行，必须实行协调供电。通过微电网技术的有效应用，能够更加灵活地调整分布式电源，从而显著降低分布式电源的控制难度，为电网的安全稳定运行提供坚实保障。

2.4 为谐波治理和无功补偿提供支持

微电网技术在ADN 中应用可以实现发电，具体包含了DC/DC、AC/DC、DC/AC 双向变换器，并采用脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，PWM）控制方式，不可避免地产生谐波电流，影响配电网运行的安全性和稳定性。为了减少谐波污染，可以充分发挥微电网技术的优势，综合治理谐波电流和无功补偿问题，提供坚实可靠的技术保障。

3 微电网技术在ADN 中的应用

目前，主动配电网运行中尚存在一定的问题，如配套基础设施滞后、缺乏新技术的应用等。结合实践经验发现，电力装备设施无法满足区域经济发展的需求，不可避免地影响到经济发展水平。主动配电网机械设备安装与网点布局不合理，部分配电设备老旧、故障频发，未能早早更换配电线路，以至于埋下了一系列安全隐患。部分有源配电网同轴电缆维护技术存在问题，保障范围多表现在电力线路维护层面，旨在提升电网运行可靠性。而配电设备维护主要表现在同轴电缆维护层面，旨在快速排除常见故障。但实际上，现阶段多数配电网重点考虑变电站设备的服役寿命和售电量，忽视了配电网通用，因此供电系统故障频繁，亟待引入新技术予以完善。

3.1 ADN 结构中的应用

在ADN 结构中应用微电网技术，主要是基于拓扑结构动态管理ADN，并基于分布式能源有效管控，对于促进电能的合理配置与利用具有重要作用。对于发达国家而言，纷纷增加投入完善ADN 工程设施，对于微电网在ADN 中的广泛应用具有重要作用[3]。在ADN 的具体运行期间，基于多个微电网创建整体运作系统，能够有效增强系统运行稳定性，还可以减少分布式电源对系统稳定运行的干扰，并借助联络线实现多个微电网的互动运行，切实增强配电网运行的稳定性、可靠性。与此同时，主动配电网中微电网技术的应用能够有效提升发电利用率。基于微电网技术，能够动态、合理调整主动配电网流动性趋向和规模，促使分布式发电利用率大幅度提升。

3.2 ADN 规划设计中的应用

信息时代背景下，涌现出很多先进技术手段，为新时期的ADN 运行提供了可靠支持。因为传统ADN的规划设计水平滞后，难以满足当前微电网技术的应用需求，所以要寻找到微电网技术和ADN 的契合点，提升电网科技含量，确保配电网规划更加科学合理。在ADN 运行期间，受到客观因素的影响，可能出现电压调整、继电保护等问题，威胁到系统运行安全。对此，应对ADN 进行优化设计，将微电网、分布式电源紧密衔接在一起，最大限度上展现微电网优势。将系统需求为设计准则，对设计方案内容进行动态调整和完善，并且制定合理的规划方案，评估此种方案的实施效果，及时发现和反馈不足，为后续方案改进提供支持[4]。

实际上，分布式电源具有数量大、可控性低和随机性等特点，在规划设计中要依托于实际情况，综合考量电力机制调节、负荷预测以及发电预测等内容，将其纳入到设计范畴。同时，对于功率转换设定可靠的功率调整方案，基于此种方式来最大限度上展现微电网技术优势，提升ADN 结构设计的合理性。除此之外，微电网技术在主动配电网中的应用还可以提升工作电压质量。究其根本，主动配电网分布式发电和储能技术设备较多，变化较为复杂，电压可靠性交叉的可能性较大，在接入和退出时影响到工作电压质量，并进一步缩短配电网设备设施的服役寿命。因此，对于配电网工作电压方面，合理化运用微电网技术可以集中控制分布式发电参数以及储能设备装置，实现工作电压主要参数的合理化改进，最大限度减少线路发生故障的概率。

3.3 ADN 方案控制中的应用

微电网成功在ADN 中应用，直观展现出微电网的分布式特点，有助于增强网络渗透率，推动ADN结构的优化升级。就系统控制方式来看，主要有集中式控制和分布式控制等方式，借助微电网群来编制有助于系统安全的方案路线，提供坚实可靠的技术保障。集中式控制方面，ADN 中心主要负责微电网信息资源的传输控制，通过数据剖析来选择最佳的发电形式，以此来动态控制微电网的电能输出。借助多样化方法来增强微电网的调度控制能力，赋予系统更强的兼容性，以便满足系统控制中心的需求[5]。分布式控制中，通过微电网技术的应用，对数据的依赖度较小，能够显著提升系统运作效率，满足供电需求。另外，为了避免谐波信号对微电网的运行干扰，可以在电网系统中安装有源电力滤波器（Active Power Filter，APF），控制电网谐波。